Bericht über die Exkursion zum VERA, am 13.01.2020


Was ist das VERA?

Das VERA (Vienna Environmental Research Accelerator) ist eine für Massenspektrometrie optimierte Beschleunigeranlage, die Teil der Universität Wien ist. Die Hauptanwendung des Beschleunigers, und den damit verbundenen Messgeräten, ist die Ultra-Spuren Analyse, die kleinste Spuren an radioaktiven Proben heraustrennen kann. Dabei werden bestimmte Isotope nachgewiesen und deren Konzentration bestimmt. Das ist dann nötig, wenn die Spuren von Radioisotopen so gering sind, dass quasi keine Strahlung messbar ist, über die man normalerweise die Konzentration herausfinden könnte.

Die Beschleunigeranlage

Der eigentliche Beschleuniger ist ein 3MV Tandembeschleuniger, was bedeutet, dass die anliegende Spannung doppelt genutzt werden kann, indem die Ionen nach der ersten Beschleunigung umgeladen werden. Allerdings ist zu beachten, dass ein Tandembeschleuniger ausschließlich negative Ionen beschleunigen kann, die zu untersuchenden Proben müssen also zuvor negativ ionisiert werden. Bei einer Massenspektrometrie ist es möglich, dass neben den gewünschten Radioisotopen (z.B. 14C) auch Moleküle mit derselben Masse durchgelassen werden. Aufgrund der Anwendung des Tandembeschleunigers werden auch diese Moleküle gefiltert.

Radiokohlenstoff Datierung

Die meistverbreitete Anwendung der Beschleuniger-Massenspektrometrie ist die Datierung nach der 14C Methode. Deshalb ist das 14C, neben weiteren Radioisotopen, das am meisten untersuchte Isotop. Das VERA ist, wie bereits erwähnt, auf die Analyse von sehr geringen Anteilen spezialisiert, es kann also genau ein 14C Atom unter 1012 12C Atomen, und 1010 13C Atomen herausfiltern. Das Verhältnis vom Isotop Kohlenstoff 14 zu dem stabilem 12C bleibt innerhalb eines lebendigen Organismus, der Stoffwechsel betreibt, stets gleich zu dem Verhältnis in der Atmosphäre. Sobald der Organismus stirbt beginnt das Radioisotop zu zerfallen, der normale Kohlenstoff aber nicht. Da man die Halbwertszeit von Kohlenstoff 14 Isotopen (5730 Jahre) kennt, kann man anhand der Veränderung des Verhältnisses von 14C zu 12C den Zeitpunkt ermitteln, an dem das Lebewesen starb. Was dabei zu beachten ist, ist die Fluktuation der Zusammensetzung in der Atmosphäre. Diese kann jedoch relativ genau ermittelt werden, indem Proben aus einzelnen Baumringen, die jeweils für genau 1 Jahr stehen, analysiert werden.
Bericht: Serafin 8C

Quellen:
https://isotopenphysik.univie.ac.at/vera
https://isotopenphysik.univie.ac.at/forschung
https://www.chemie.de/lexikon/Tandembeschleuniger.html
(Alle abgerufen am 20.01.2020)

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